3D打印為殘奧選手注入“洪荒之力”

殘奧會的特色是,，運動員的能力多種多樣，參加比賽的類型各不相同,。許多參賽者使用假肢,、輪椅或其他專門的部件，以使他們能夠發(fā)揮出最佳狀態(tài),。

像殘奧會這樣的重大體育賽事不僅是展現(xiàn)體育運動魅力的良機,，更是科技創(chuàng)新的平臺。

為了在比賽中獲得優(yōu)勢,，贏在“起跑線”上,，運動員、教練員,、設(shè)計師,、工程師和體育科學(xué)家都在不斷地追求更進一步。在過去的十年里，3D打印已經(jīng)成為推動跑步和自行車等運動項目進步的助推器,，越來越多的殘奧會運動員在3D打印技術(shù)的幫助下變得“更快,、更高、更強”,。

近日,，澳大利亞《對話》雜志刊文介紹了3D打印技術(shù)在殘奧會運動員中的應(yīng)用。

告別批量 3D打印零件可“私人定制”

手套,、鞋子和自行車等大規(guī)模批量生產(chǎn)的裝備,，通常是根據(jù)健全體型的運動員及其運動風(fēng)格設(shè)計的，因此,，它可能不適合許多殘奧會運動員,。

當(dāng)談到設(shè)備性能時，運動員必須考慮的基本事項是什么,？最佳的強度重量比,、空氣動力學(xué)和適應(yīng)性，而第三個尤其具有挑戰(zhàn)性,。由于每個運動員情況都很獨特,，與運動員良好適應(yīng)的定制化設(shè)備需要大量的反復(fù)試驗，導(dǎo)致研發(fā)成本高昂,。

3D打印可以更實惠的價格提供定制設(shè)備,。幾位前殘奧會運動員，如英國鐵人三項運動員喬·湯森和美國田徑運動員阿里爾·勞森,，如今使用3D打印為自己和其他輪椅運動員制作個性化手套,。這些手套非常合體，就像是按照運動員的手制作的模子,，可以在不同的條件下用不同的材料打印而成,。例如在比賽中，湯森使用堅硬的材料以發(fā)揮最佳狀態(tài),，而在訓(xùn)練中則使用軟手套,，既舒適又不會導(dǎo)致受傷。

3D打印手套價格低廉,，能夠快速生產(chǎn),，破損后還可以隨時重新打印——因為該手套的設(shè)計是數(shù)字化的，就像照片或視頻一樣,，可以根據(jù)運動員的反饋進行修改,。甚至當(dāng)運動員急需零件時，將需求發(fā)送到最近的3D打印機就可打印出新手套,。

堅固耐用 3D打印假肢更好,、更快、更強

運動員可能會擔(dān)心3D打印的零件是否足夠堅固，能否滿足性能要求,。幸運的是,，3D打印材料已經(jīng)取得了長足的進步，許多3D打印公司開發(fā)了自己的配方,，以適應(yīng)從醫(yī)療到航空航天等各個行業(yè)的需求,。

研究表明，短程自行車手在加速過程中可以產(chǎn)生超過1000牛頓的力,。如果這個概念難以理解的話,，試想一下一個100公斤的人站在你身上，你也會感受到同樣的力,。因此,，假肢必須非常堅固耐用。

早在2016年,，我們就看到了德國自行車運動員丹尼斯·辛德勒在殘奧會上使用的第一條3D打印假肢,。它由聚碳酸酯制成，與辛德勒之前的碳纖維假肢同樣堅固,，但更輕,、更合適。這一假肢幫助辛德勒在今年的東京殘奧會上贏得了一枚銅牌,。

用于殘奧會的3D打印設(shè)備材料也包括碳纖維，湯森用它來生產(chǎn)完美的手輪車曲柄,。3D打印可以將增強碳纖維精確地放置在提高零件剛度所需的位置,，同時保持較輕的重量——這樣的零件比鋁制零件性能更好。

鈦也可以用于3D打印定制假肢,，比如新西蘭殘疾人安娜·格里馬爾迪可以安全地握住50公斤重量的杠鈴,，這是標(biāo)準(zhǔn)假肢無法實現(xiàn)的。

協(xié)同工作 利用3D掃描獲取更精準(zhǔn)數(shù)據(jù)

為了讓3D打印產(chǎn)生最好的效果,，它需要與其他技術(shù)如3D掃描結(jié)合使用,。例如，專用3D掃描儀可以數(shù)字化運動員的身體部分,。該技術(shù)可通過掃描運動員的頭部,，創(chuàng)建3D模型，用數(shù)字模型幫助設(shè)計和定制適合的頭盔襯墊,；掃描運動員的腳,，可以為其定制矯形器或高性能運動鞋。

通過對澳大利亞輪椅網(wǎng)球明星迪倫·奧爾科特的座椅模具進行3D掃描,，工程師們能夠制造出舒適性,、穩(wěn)定性和性能方面均達到最優(yōu)的座椅。

澳大利亞射箭運動員泰蒙·肯頓-史密斯出生時左手有缺陷，工程師通過3D掃描為他設(shè)計了完美貼合的手柄,，在澳大利亞體育學(xué)院,，該手柄結(jié)合硬材料和軟材料經(jīng)3D打印而成，不僅具有減震能力,，而且更可靠,。如果該手柄壞了，還能很容易地重新打印一個相同的,，而無需花費很長時間手工制作一個可能會有所不同的,。

所有這些技術(shù)都越來越容易獲得，這意味著更多運動員和業(yè)余愛好者都可以買到3D打印鞋底的跑鞋,、3D打印的定制自行車框架,。而對于已經(jīng)擁有3D打印機的人來說，沖浪鰭,、自行車配件等的模型可以免費下載,，只需要幾美元就能打印出來。

來源：科技日報